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引言
本文研究了CMP化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的多孔硅-sio低材料的降解，并描述了其降解機(jī)理和回收方法。描述了CMP工藝對(duì)漏電流退化的影響和介電常數(shù)，發(fā)現(xiàn)漏電流和介電常數(shù)增加。根據(jù)傅立葉變換FTIR吸收，由于CHx和OH鍵的增加，CMP后清洗溶液，這是因?yàn)榛瘜W(xué)機(jī)械拋光后清洗溶液中的表面活性劑滲透到多孔二氧化硅中，滲透的表面活性劑在CMP工藝之后，可以通過(guò)用2-丙醇或乙醇沖洗來(lái)去除多孔二氧化硅。
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實(shí)驗(yàn)
? ? ? 本文研究的工藝流程是使用CMP掃描機(jī)NPS3301尼康對(duì)300mm硅片上的多孔硅片進(jìn)行了Cmp工藝直接拋光和CMP后清洗，將漿液的流量保持在150mL/min時(shí)保持不變，拋光壓力和平均相對(duì)速度分別保持在0.34kPa和1.79m/s。這個(gè)多孔的二氧化硅被拋光了30秒，清洗液1pH9.0和清洗液2pH5.0與刷砂一起進(jìn)行cmp后清洗，清洗時(shí)間分別為38和60s。此外，用n2氣-水二相流動(dòng)清洗清洗拋光后的多孔二氧化硅18s。
? ? ? 為了研究CMP化學(xué)物質(zhì)的降解和對(duì)回收過(guò)程的影響，進(jìn)行了浸漬試驗(yàn)，即將多孔硅膜浸入CMP化學(xué)物質(zhì)中1min，用去離子水或乙醇沖洗8min，n2吹法干燥。FTIR作為一個(gè)指硅襯底在透射模式下的入射角和垂直入射角的差光譜進(jìn)行測(cè)量。采用固著液滴法測(cè)量了接觸角。利用可見(jiàn)光下光譜橢圓偏振法測(cè)量了po-SiO的薄膜厚度和折射率。
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結(jié)果與討論
? ? ? 在CMP工藝中，在去除阻擋金屬后對(duì)帽膜進(jìn)行拋光，以便對(duì)帽膜和阻擋金屬必須具有相同的拋光速率。圖4顯示了使用帽CMP漿料的各種帽膜與阻擋金屬Ta膜的拋光速率之比，其與阻擋金屬的拋光速率相同。
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圖4 各種帽膜與阻擋金屬Ta膜的拋光速率比
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圖5
圖5顯示了不同過(guò)程后，po-SiO的FTIR光譜中的吸收峰面積與初始值的比值。OH鍵和CHx的吸收峰面積分別在3100-3700和2800-3000cm?1處，得到了OH鍵和CHx的吸收峰面積。OH鍵和CHx的FTIR吸收強(qiáng)度隨CMP過(guò)程的增加而增加。為了確定光譜變化原因的主要過(guò)程，將多孔二氧化硅浸入CMP漿液和CMP后清洗溶液中，用去離子水沖洗。在處理的每一步都測(cè)量了FTIR光譜，當(dāng)將多孔二氧化硅浸入CMP漿液中時(shí)，羥鍵的吸收強(qiáng)度增加，而CHx的吸收強(qiáng)度沒(méi)有變化。當(dāng)多孔二氧化硅浸入cmp后清洗溶液中時(shí)，氫的吸收強(qiáng)度和CHx增加。cmp后清洗溶液含有表面活性劑和有機(jī)堿或有機(jī)酸。然后將清洗溶液與氫氧化銨TMAH和乙酸氫氧化銨乙酸進(jìn)行比較。
在得到的FTIR光譜中，CHx的吸收強(qiáng)度沒(méi)有增加，只有當(dāng)cmp后清洗溶液中的表面活性劑滲透到多孔二氧化硅中時(shí)，CHx的吸收強(qiáng)度才會(huì)增加。雖然漿液中也含有表面活性劑，但多孔二氧化硅的CHx吸收強(qiáng)度沒(méi)有增加。這說(shuō)明CMP后的去離子水沖洗可以去除CMP泥漿表面活性劑。
將多孔二氧化硅浸入CMP化學(xué)物質(zhì)中后，氧化氫鍵的吸收強(qiáng)度增加，當(dāng)多孔二氧化硅浸入乙酸時(shí)，氧化氫鍵的吸收強(qiáng)度與初始狀態(tài)幾乎沒(méi)有變化，而浸入TMAH時(shí)吸收強(qiáng)度增加。由于cmp后清洗溶液1和TMAH溶液是堿性的，疏水基團(tuán)甲基和Si之間的化學(xué)鍵被堿性溶液破壞，多孔二氧化硅的疏水性降低。去離子水和乙醇沖洗CMP化學(xué)物質(zhì)后，去離子水在多孔二氧化硅上的接觸角相同，雖然用乙醇沖洗可以去除滲透的多孔二氧化硅表面活性劑，但接觸角沒(méi)有恢復(fù)到初始值，這表明多孔二氧化硅的疏水性降低。
在TDS光譜中，在CMP過(guò)程后400時(shí)，如CH3甲烯2O-，70、-甲烯5-，和88如-CH2CH2O-和600°C下滲透表面活性劑的解吸，在IPA沖洗后，去除在400和600°C下分離的元素。這證實(shí)了通過(guò)IPA漂洗液可以去除表面活性劑。因此，在CMP過(guò)程中，經(jīng)IPA沖洗和TMCTS處理后，CHx和OH鍵的吸收強(qiáng)度均恢復(fù)到初始值。
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圖11
圖11為多孔二氧化硅經(jīng)過(guò)不同工藝后，在1mv/cm時(shí)的泄漏電流密度和介電常數(shù)之比。CMP處理后，泄漏電流密度和介電常數(shù)均增加。CMP后的IPA沖洗液不能將泄漏電流密度和介電常數(shù)恢復(fù)到初始值。當(dāng)CMP后應(yīng)用TMCTS處理時(shí)，這些量被恢復(fù)到初始值。電學(xué)性能的恢復(fù)對(duì)應(yīng)于氧化氫鍵的吸收強(qiáng)度的恢復(fù)。這些結(jié)果表明，多孔二氧化硅中的吸收水可降解了多孔二氧化硅的泄漏電流密度和介電常數(shù)。
同時(shí)比較了多孔二氧化硅浸入漿液中、cmp后清洗、超音速清洗和乙醇漂洗前后的小角度x射線散射光譜，小角度x射線散射譜與多孔材料中孔隙的大小和分布有關(guān)。這些處理后沒(méi)有觀察到變化，表明多孔硅性能的恢復(fù)和降解，孔隙結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何明顯的變化。
由于cmp后清洗溶液中的表面活性劑滲透到多孔二氧化硅中，導(dǎo)致水的吸附，泄漏電流和介電常數(shù)均有所增加。可以去除滲透的表面活性劑???CMP工藝完成后，用IPA和乙醇沖洗。通過(guò)TMCTS處理，可以恢復(fù)泄漏電流密度和介電常數(shù)的降解，從而恢復(fù)了孔壁表面的疏水性。